Проблема накопления избыточной влаги в стенах зданий является серьезной проблемой во многих климатических зонах Земли. Ниже представлен американо-канадский подход к проблеме контроля влаги в стенах зданий и, в частности, контроля диффузии водяного пара.

Проблема накопления влаги в стенах зданий

Влага проникает через стены здания в двух своих формах — как жидкая вода и как водяной пар. Проблемы с влагой в стенах зданий являются обычно результатом накопления жидкой воды, которое возникает в результате:

• проникновения в стену дождевой воды
• конденсации влаги внутри стены или на внутренней ее стороне.

Правильное проектирование стен здания может помочь снизить риск вредного влияния влаги и сделать здание более стойким к воздействию влаги. Это относится, в первую очередь, к правильному применению:

• гидробарьеров
• воздухобарьеров
• пароизоляционных слоев.

гидробарьеры

Дождевая вода является основным источником влаги в наружных стенах зданий. Дождь может проникать за наружную облицовку здания и внутрь здания через любые отверстия, трещины и щели в конструкции и накапливаться внутри стены.

Гидробарьер — гидроизоляционный слой — это материал, который защищает строительные конструкции от проникновения дождевой воды.

Прониковение водяного пара

Водяной пар может проникать внутрь стены здания двумя различными путями:

• потоком воздуха
• путем диффузии.

Влага, переносимая воздухом, является основным источником водяного пара внутри стен. Воздух проходит через пористые строительные материалы, а также через различные щели, трещины и стыки в стенах зданий. Воздух движется под действием разности давления и может переносить большое количество водяного пара внутрь здания. Количество водяного пара в воздухе зависит от его температуры и относительной влажности. Теплый воздух содержит больше влаги, чем холодный.

воздухобарьеры

Материалы, которые препятствуют проникновению воздуха называют воздухобарьерами. Многие строительные материалы могут сопротивляться воздушному потоку и поэтому могут считаться воздухобарьерами. Воздухонепроницаемые мембраны — это материалы, которые специально разработаны, чтобы сопротивляться инфильтрации воздуха и обеспечивать более практичный путь достижения непрерывной воздухонепроницаемости здания.

Диффузия водяного пара

Диффузия водяного пара — это движение молекул водяного пара через паропроницаемые материалы. Это движение происходит из мест с более высоким давлением пара к местам с более низким давлением пара или, что эквивалентно, от более высокой концентрации пара к более низкой его концентрации.

Пароизоляция и климат

Место расположения пароизоляции является очень важным для правильного контроля конденсации, и оно зависит от климатических условий местности, в которой расположено здание. Здесь и ниже под пароизоляцией понимается материал, который в значительной степени ограничивает диффузию водяного пара.

Типичное расположение паробарьера в стене здания [1]:
а — холодный климат;
б — жаркий климат

Пароизоляцию нужно устанавливать на стороне стены с более высоким давлением водяного пара, чтобы предотвратить его диффузию внутрь стены. Это явление называется диффузионным намоканием и его не надо путать с диффузией влаги из стены, которая попала туда случайно. Этот вид диффузии называют диффузионной сушкой. Как правило, для стен с теплоизоляцией внутри воздушного зазора пароизоляция должна быть расположена с внутренней стороны утеплителя в местностях с климатом с преобладанием отопительного сезона и снаружи утеплителя для жаркого и влажного климата, при котором преобладает сезон кондиционирования зданий.

Особенности климата сильно влияют на интенсивность диффузионного высушивания наружных стен. Именно климатические условия определяют температуру наружного воздуха и его относительную влажность. Это определяет наружное давление водяного пара и, следовательно, разность давления пара снаружи здания и внутри кондиционированного помещения. Эта разность давления пара определяет направление диффузии пара. Тем самым, климатические условия определяют, каким образом стены здания высушиваются, в направлении внутрь или в направлении наружу. Это зависит от знака разности давления пара, положительного или отрицательного.

Баланс между намоканием и высушиванием стен

Проблемы с влагой в здании возникают, если здания намокают и остаются намокшими, так как они не имеют возможности высохнуть. Все проблемы с влагой в стенах здания возникают тогда, когда в них происходит чрезмерное накопление влаги. Накопление влаги происходит из-за того, что скорость намокания превышает скорость высушивания. Следовательно, меры против намокания стен должны включать стратегию по созданию баланса между намоканием и высушиванием.

Главные источники влаги — дождевая вода, влажный воздух и диффузия водяного пара — имеют различный вклад в намокание стен зданий [1]:

• дождевая вода является самым большим источником влаги для наружных стен зданий;
• влага, которая переносится воздухом, приносит в стены в 200 раз больше влаги, чем диффузия водяного пара;
• диффузия водяного пара дает самый малый вклад в намокание стен по сравнению с первыми двумя источниками влаги.

Гидробарьеры — гидроизоляция стен здания — является важной в большинстве климатических условий, чтобы предотвращать проникновение в здание дождевой воды. Если гидроизоляционный барьер является паропроницаемым, то он не препятствует контролю над выпадением конденсата.

Воздухобарьеры — воздухонепроницаемые барьеры — являются важными в большинстве климатических условий для предотвращения потерь энергии, которая расходуется на отопление или кондиционирование здания, а также предотвращение проникновения влаги, которая переносится потоками воздуха. Если такой воздушный барьер является паропроницаемым, то он не препятствует контролю над выпадением конденсата. Часто одна и та же мембрана выполняет функции воздухобарьера и гидробарьера.

Принцип контроля диффузии пара

Фундаментальный принцип контроля влаги в форме пара заключается в следующем [2]:

• препятствовать попаданию влаги внутрь стены;
• давать воде выйти из стены, если она туда попала.

Этот принцип выглядит очень простым и понятным. Однако его применение сильно осложняется в зависимости от климатических условий. Обычно водяной пар двигается от теплой стороны стены к ее холодной стороне. В зависимости от климатических условий это может быть наружная или внутренняя сторона или обе стороны попеременно.

Это означает, что для различных климатических условий должны быть различные стратегии контроля диффузии пара. Кроме того, нужно учитывать различия между летом и зимой. Меры по контролю диффузии пара должны быть основаны по региональному принципу и эти меры должны быть максимально четкими и ясными.

Пароизоляция и замедление паропроницания

В США и Канаде паропроницаемость материалов, то есть количество влаги, которое проходит через материал, измеряют в единицах «perm» (американских и метрических). По физическому смыслу эта величина обратна сопротивлению паропроницанию Rп, которая применяется в отечественных нормах. Чем меньше у материала величина «perm», тем менее паропроницаемым он является.

В США материалы подразделяют по их паропроницаемости на четыре класса [2]:

Класс 1 — паронепроницаемые: 0,1 US perm и менее;
Класс 2 — парополунепроницаемые: от 0,1 до 1,0 US perm;
Класс 3 — парополупроницаемые: от 1,0 до 10 US perm;
Класс 4 — паропроницаемые: более 10 US perm.

Материалы класса 1 применяются для почти 100%-ной пароизоляции. Только их и можно по-настоящему называть пароизоляторами. К ним относятся, например, полиэтиленовая пленка и алюминиевая фольга.

Материалы класса 2 и 3 применяются не для 100%-ного блокирования паропроницания, а для регулирования его величины с точки зрения обеспечения высушивания стен и предотвращения выпадения конденсата, особенно в смешанных климатических условиях. Их называют «замедлителями диффузии пара» (vapor retarders). Представляется логичным по аналогии с пароизоляторами называть их парозамедлителями.

Примером парозамедлителя класса 2 является экструдированный полистирол толщиной не менее 25 мм, а примерами парозамедлителей класса 3 — латексные краски, рубероид и толстая фанера.

Общие рекомендации [2]:

Следующие рекомендации по применению пароизоляции и замедления паропроницания относятся к жилым, коммерческим, учебным и другим подобным зданиям. Они не должны применяться к специальным зданиям, таким как сауны, бассейны, музеи, больницы, компьютерные дата-центры.

• Избегать применения пароизоляционных слоев (100%-ной пароизоляции) там, где можно применить замедлители паропроницания. Избегать применения замедлителей паропроницания там, где можно применить паропроницаемые материалы (например, для более эффективного высушивания).
• Избегать установки пароизоляционных слоев с обеих сторон конструкции, чтобы дать возможность высушивания конструкции хотя бы с одной стороны.
• Избегать установки таких пароизоляционных слоев, как полиэтиленовая пленка или алюминиевая фольга, а также виниловых обоев, на внутренней поверхности стен кондиционируемых помещений, так как это способствует образованию плесени.